Java的for循环代码是如何被编译器生成的

Question

编译器如何生成Java的for循环代码？

例如，如果我有：

for(String s : getStringArray() )
{
   //do something with s
}

getStringArray() 是一个函数，它返回我想要循环的数组，函数是总是被调用还是只被调用一次？一般来说，使用这种结构的循环代码有多优化？

Answer 1

论增强for循环的语义

以下是 Java 语言规范第 3 版 的相关摘录，为清晰起见稍作编辑：

JLS 14.14.2 The enhanced for statement

增强的for 语句具有以下形式：

for ( Type Identifier : Expression ) Statement

如果Expression的类型是数组类型T[]，那么增强的for语句的含义由下面的基本for语句给出：

T[] a = Expression;
for (int i = 0; i < a.length; i++) {
    Type Identifier = a[i];
    Statement
}

其中a 和i 是编译器生成的标识符，与增强的for 语句发生时范围内的任何其他标识符（编译器生成或其他）不同。

所以事实上该语言确实保证 Expression 只会被评估一次。

为了完整起见，下面是 Expression 的类型为 Iterable 时的等价物：

JLS 14.14.2 The enhanced for statement

增强的for 语句具有以下形式：

for ( Type Identifier : Expression ) Statement

如果Expression 的类型是Iterable 的子类型，那么让I 成为表达式Expression.iterator() 的类型。增强的for 语句等效于基本的for 语句，形式如下：

for (I iter = Expression.iterator(); iter.hasNext(); ) {
    Type Identifier = iter.next();
    Statement
}

其中iter 是编译器生成的标识符，与增强的for 语句发生时范围内的任何其他标识符（编译器生成或其他）不同。

请注意，如果Expression 既不是Iterable 也不是数组，则是编译时错误，因此只有上述两种情况可以使用增强的for 循环。此外，为清楚起见，上述引用省略了有关for 循环上附加的任何标签和Identifier 上附加的任何修饰符的信息，但这些都是按预期处理的。

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关于增强for循环的性能

这里引用Effective Java 2nd Edition，Item 46：Prefer for-each 循环胜过传统的 for 循环

在 1.5 版中引入的 for-each 循环通过完全隐藏迭代器或索引变量来消除混乱和出错的机会。由此产生的习语同样适用于集合和数组。 请注意，使用 for-each 循环不会降低性能，即使对于数组也是如此。事实上，在某些情况下，它可能比普通的for 循环提供轻微的性能优势，因为它只计算一次数组索引的限制。虽然您可以手动执行此操作，但程序员并不总是这样做。

因此，本书声称实际上一些编译器超越了 JLS 翻译，并对 for-each 循环执行了额外的优化（当然，同时仍保持其语义）。

总之，您不必担心 for-each 循环的性能。语言的规范是明智的（Expression 只评估一次），并且正是因为这是许多场景中的首选构造，编译器将确保尽其所能优化它们。

另见

• Java Language Guide/The for-each loop
  • 有惯用用法的示例以及它如何帮助最大程度地减少错误的机会

Answer 2

JDK 1.4 引入了RandomAccess 接口。它旨在为算法提供提示，对于给定的List 实现，迭代更有效：

for (int i = 0, n = list.size(); i < n; i++) {
    list.get(i);
}

比

for (Iterator i = list.iterator(); i.hasNext(); ) {
   i.next();
}

foreach 循环是否考虑到这一点？还是它完全忽略了一个给定的 Iterable 实际上是一个 List 的事实？

应该注意的是，这意味着添加一个(iterable instanceof List && iterable instanceof RandomAccess) 测试和一个向下转换到List 会起作用，这会增加一个并不总是值得的开销，并且可能被认为是编译器的过早优化语法糖功能。

Answer 3

编译器可能只调用一次，但您可以依赖它。这可能不是一个好的编码习惯。 如果getStringArray() 每次都返回相同的数组，为什么不先设置一个变量呢？

EDIT - 收到的 cmets 改变了答案。

Answer 4

for循环和javascript中的循环一样，所以不用担心

示例：

for(int i=0;i<10;i++)
{
    System.out.Println(i);
}